유전자 편집

유전자 편집은 유전체 상의 원하는 위치에 특정한 이중가닥 절단(Double-stranded break, DSB)을 일으키는 것으로 시작된다. 절단된 DNA는 세포의 자체적인 수선 기작에 의해 복구되는데, 주로 두 가지 방식이 사용된다.

• 비상동 말단 연결(NHEJ): 절단된 부위를 단순히 연결하는 과정에서 염기의 삽입이나 결실(Indel)이 발생한다. 이 과정에서 유전자의 기능을 무력화하는 '녹아웃(Knock-out)'이 일어난다.
• 상동 재조합(HDR): 외부에서 제공된 템플릿 DNA를 바탕으로 절단된 부위를 수선한다. 이를 통해 정확한 서열 교정이나 새로운 유전자 삽입(Knock-in)이 가능하다.

유전자 편집 기술은 사용하는 핵산 분해 효소의 발전에 따라 세대별로 구분된다.

기존의 절단 방식에서 나아가 DNA를 자르지 않고 정밀하게 교정하는 기술들이 개발되었다.

• 베이스 에디팅(Base Editing): DNA 이중가닥을 절단하지 않고 단일 염기를 직접 치환하는 기술이다. 시토신 베이스 에디터(CBE)는 C를 T로, 아데닌 베이스 에디터(ABE)는 A를 G로 변환한다.
• 프라임 에디팅(Prime Editing): DNA 절단 없이 원하는 서열을 자유롭게 삽입, 삭제, 치환할 수 있는 차세대 기술로, 기존 방식보다 오프 타겟 위험이 적고 정밀도가 높다.

유전자 편집은 의료 및 농축산업 분야에서 광범위하게 활용된다.

• 의료 분야: 환자의 세포를 밖으로 꺼내 편집하는 체외(Ex vivo) 방식과 유전자 가위를 몸속으로 직접 전달하는 체내(In vivo) 방식으로 나뉜다. 난치성 유전병 및 혈액 질환 치료에 사용된다.
• 농축산업 분야: 병충해에 강한 작물이나 근육량이 많은 가축을 개발한다. 외부 유전자를 주입하는 기존 GMO 방식과 달리, 식물 자체의 유전자를 교정하여 안전성 우려를 줄이는 대안으로 주목받는다.

유전자 편집 기술은 의도하지 않은 부위가 절단되는 오프 타겟(Off-target) 효과로 인해 예기치 못한 돌연변이가 발생할 위험이 존재한다. 또한 인간 배아 편집과 같은 윤리적 문제와 생태계에 미칠 영향에 대한 신중한 접근이 요구된다.